CN201236882Y - 一种复合型气体轴承 - Google Patents
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Abstract
一种复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承具体包含有轴承壳体(1)和与轴承壳体(1)固定连接或者活动连接的自润滑环(2)。本实用新型明显改善了设备的启动、停机性能，解决了动压气体轴承启、停的磨损问题，大大延长了轴承的使用寿命，降低了轴承的成本。本实用新型可以应用于燃气轮机或者微型燃气轮机中，能够很好的保证燃气轮机或者微型燃气轮机的技术和经济指标。本实用新型具有可预见的巨大经济价值和社会价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体轴承设计方案，特别提供了一种具有自润滑性能的复合型气体轴承。
背景技术
轴承问题是燃气轮机或者微型燃气轮机研制过程中遇到的关键技术之一，在现有技术中，往往由于轴承的故障导致了试车的失败。
现有技术中所采用的轴承形式有：滚动轴承，油润滑滑动轴承，电磁轴承，气体轴承(分静压气体轴承和动压气体轴承两种)。现有技术中，最先进的滚动轴承其DN值也只能达到2×106，而一般的微型高速机械的DN值都大于该值，所以滚动轴承的应用受到了限制，而且还需一套润滑和封严辅助设备。滑动油轴承虽然不受DN值限制，但是滑油耐温能力不够，所以在燃机上也受到了限制。
虽然电磁轴承可以选用，但成本造价高，作试验机用还可以，但作为产品是不合适的。气体轴承特别是动压气体轴承，由于其体积小，重量轻，结构简单，容易制造，成本低，所以是最佳的选择。制约这种轴承应用的技术难点是启、停时的干摩擦。
分析国外微型燃机商品，发现他们所用的轴承多半是动压气体轴承。其主要原因是在高速透平机械中采用动压气体轴承具有独特的优势：节省液压润滑部件及辅助设备；不需要专门的气源；增加了轴承的工作温度范围，可用于-270℃～816℃之间；降低了功耗，机械效率可达99％以上；具有足够的寿命和可靠性、耐振动、耐冲击、对转子不同心度不敏感；产品成本低。但是，在启、停过程中动压气体轴承运动副处于干摩擦状态。所以，如何解决轴承在干摩擦运动中的寿命问题，是动压气体轴承成败的核心问题。
美国联讯公司(Allied signal)从二十世纪60年代着手研究箔片动压气体轴承用于高速透平机械，80年代用于空分装置，迄今已生产了数十万台箔片动压气体轴承用于航空航天部门，其中包括从1000000r/min的试验透平至1500马力的透平压缩机均有应用。
在国内，上海机械学院、西安交大和航天部609所等单位曾对箔片式动压气体轴承做过一系列理论及试验研究，取得了不同程度的进展，但都没有解决启、停问题。
人们渴望获得一种在燃气轮机或者微型燃气轮机的启、停操作过程中使用的，具有良好技术效果的轴承。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种复合型气体轴承，该轴承能够明显改善使用气体轴承的设备在启、停过程中出现的磨损问题。
本实用新型一种复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承具体包含有轴承壳体1和与轴承壳体1固定连接或者活动连接的自润滑环2。所述的自润滑环2采用自润滑性能非常好的固体材料(例如：炭素纤维、二硫化钼、聚四氟乙烯等几种之一或其组合)制造而成；所述复合型气体轴承在启、停时有效地进行了减磨等相应的处理，是一种比较理想的支承形式。
本实用新型所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环2为整体制造的轴瓦或者固定连接在轴承轴瓦内侧壁上的自润滑材料层。也就是说，我们可以使用自润滑材料制造整体的轴瓦，或者在轴瓦内侧壁上制备一层自润滑材料层。
所述复合型气体轴承优选方案还包括以下内容：所述复合型气体轴承可以是箔片轴承，也可以是一般的气体轴承。自润滑环2可以通过固定在轴承壳体1内侧的箔片上，从而与轴承壳体1形成固定连接。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2与轴承壳体1之间的固定连接方式是以下几种之一：粘结、过盈配合联接或者涂镀。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2具体为固体润滑剂薄膜或者固体润滑剂构成的环状材料层。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2的厚度为1～40mm；当所述复合型气体轴承中的自润滑环2为整体轴瓦，其厚度可以为3～30mm；当所述复合型气体轴承中的自润滑环2为固定连接在轴瓦上的自润滑材料层，其厚度可以为1～10mm。
动压气体轴承能否成功的应用在微型燃机或其它机械，其关键的核心技术是能否解决干磨损运动副的启停问题。动压气体轴承的种类很多，其中箔片轴承是一种自作用的流体动压气膜轴承，箔片轴承的结构如图1所示。
传统的动压气体轴承在启、停过程中存在干摩擦，因此轴承寿命短。对比而言，本实用新型所述的复合型气体轴承可以在箔片轴承表面上涂(镀)上自润滑层——自润滑环2，这种自润滑层在实验室用空气进行了100000次启动、停机试验，效果良好。本实用新型也可以使用自润滑材料制作整体的轴瓦，同样也可以达到很好的技术效果。
本实用新型采用自润滑性能非常好的固体材料(例如：炭素纤维，聚四氟乙烯等)制造自润滑环2，来解决动压气体轴承启、停的磨损问题，大大延长了轴承的使用寿命，降低了轴承的成本。本实用新型可以应用于燃气轮机或者微型燃气轮机中，能够很好的保证燃气轮机或者微型燃气轮机的技术和经济指标。本实用新型具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1为复合型气体轴承结构原理示意图之一；
图2为复合型气体轴承结构原理示意图之二；
图3为复合型气体轴承实验装置原理示意图。
具体实施方式
附图1～3中数字标号的含义说明：
轴承壳体1、自润滑环2、实验装置旋转轴4、滚动轴承5、端盖6、带有不同涂层的试验轴7、轴套8、有机玻璃罩9。
实施例1
一种复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承具体包含有轴承壳体1和与轴承壳体1固定连接或者活动连接的自润滑环2。所述的自润滑环2采用自润滑性能非常好的固体材料(例如：碳素纤维、二硫化钼、聚四氟乙烯等几种之一或其组合)制造而成。所述复合型气体轴承在启、停时有效地进行了减磨等相应的处理，是一种比较理想的支承形式。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2具体为固体润滑剂构成的环状材料层。具体而言，所述复合型气体轴承中的自润滑环2为使用自润滑材料整体制造的轴瓦。所述复合型气体轴承中的自润滑环2与轴承壳体1之间的固定连接方式是以下几种之一：粘结、过盈配合联接或者涂镀。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2为整体轴瓦，其厚度可以为3～30mm，具体根据实际情况选用对应厚度的轴瓦。
实施例2
一种复合型气体轴承，具体为动压气体轴承——箔片轴承，所述复合型气体轴承具体包含有轴承壳体1和与轴承壳体1固定连接或者活动连接的自润滑环2。所述的自润滑环2采用自润滑性能非常好的固体材料(例如：炭素纤维、二硫化钼、聚四氟乙烯等几种之一或其组合)制造而成。本实施例的结构如图1所示。本实施例所述的自润滑环2对应的是箔片轴承中的箔片，我们在箔片与轴接触的工作面上涂(镀)有自润滑层，形成复合型气体动压轴承。
图1、2的相关说明：动压气体轴承的种类很多，其中箔片轴承是一种自作用的流体动压气膜轴承。本实用新型很好的解决了轴承在启动、停机过程中的摩擦、磨损问题。
具体实施方式：在箔片与轴接触的工作面上涂(镀)有自润滑层，形成一层称之为固体润滑剂的薄膜。自润滑性能非常好的材料有聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼等材料。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2具体为固体润滑剂薄膜或者固体润滑剂构成的环状材料层。所述复合型气体轴承中的自润滑环2为固定连接在轴瓦上的自润滑材料层，其厚度可以为1～10mm。
本实用新型能够解决气体动压轴承在启动、停机过程中的摩擦、磨损问题。同时，为了保证本实施例在微型燃机上能够成功应用，还必须作充分的试验。试验要求运动干摩擦副的基本工作参数为：切线速度为60～100m/s，压力为0.1～0.2Mpa，环境温度为200～300℃。试验装置示意图见图3。在试验要求条件下使带有自润滑层的试片与转动的转子进行摩擦，考核磨损情况及运转时间。
实施例3
一种复合型气体轴承，所述复合型气体轴承具体包含有轴承壳体1和与轴承壳体1固定连接或者活动连接的自润滑环2。所述的自润滑环2采用自润滑性能非常好的固体材料(例如：炭素纤维、二硫化钼、聚四氟乙烯等几种之一或其组合)制造而成；所述复合型气体轴承在启、停时有效地进行了减磨等相应的处理，是一种比较理想的支承形式。
具体而言，所述复合型气体轴承中的自润滑环2具体为固定连接在轴承轴瓦内侧壁上的自润滑材料层。也就是说，我们在轴瓦内侧壁上制备一层自润滑材料层。
所述复合型气体轴承中的自润滑环2与轴承壳体1之间的固定连接方式是以下几种之一：粘结、过盈配合联接或者涂镀。
Claims (8)
1、一种复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承具体包含有轴承壳体(1)和与轴承壳体(1)固定连接或者活动连接的自润滑环(2)。
2、按照权利要求1所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)为整体制造的轴瓦或者固定连接在轴承轴瓦内侧壁上的自润滑材料层。
3、按照权利要求2所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)通过固定在轴承壳体(1)内侧的箔片上而与轴承壳体(1)形成固定连接。
4、按照权利要求3所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)与轴承壳体(1)之间的固定连接方式是以下几种之一：粘结、过盈配合联接、涂镀。
5、按照权利要求1～4其中之一所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)具体为固体润滑剂薄膜或者固体润滑剂构成的环状材料层。
6、按照权利要求5所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)的厚度为1～40mm。
7、按照权利要求6所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)为整体轴瓦，其厚度为3～30mm。
8、按照权利要求6所述复合型气体轴承，其特征在于：所述复合型气体轴承中的自润滑环(2)为固定连接在轴瓦上的自润滑材料层，其厚度为1～10mm。
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| CN102954102A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-03-06 | 湖南大学 | 内装金属颗粒的高阻尼箔片动压气体轴承 |
| CN109372791A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-02-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种具有气体轴承的压缩机 |
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